UWB賦予智能座艙新體驗

2020 年6 月， 蘋(píng)果聯(lián)合寶馬共同發(fā)布了數字車(chē)鑰匙，利用iPhone 手機中的NFC 芯片，靠近門(mén)把手即可解鎖車(chē)門(mén)，在車(chē)內的無(wú)線(xiàn)充電區域感應后即可發(fā)動(dòng)車(chē)輛。當時(shí)，蘋(píng)果預告，利用iPhone 手機中的超寬帶（UWB）U1 芯片，車(chē)主不用掏出手機也能解鎖車(chē)門(mén)。

今年早些時(shí)候，寶馬發(fā)布了新一代iDrive 智能化系統，就用到了UWB 技術(shù)，是業(yè)內率先支持UWB 車(chē)鑰匙的車(chē)企。只要駕駛員靠近車(chē)門(mén)，不用掏出手機就能解鎖車(chē)輛，徹底拋棄傳統實(shí)體車(chē)鑰匙，且比藍牙和NFC 方案具有更強的便捷性。利用UWB 技術(shù)解鎖車(chē)門(mén)時(shí)，會(huì )在車(chē)主靠近車(chē)輛時(shí)計算實(shí)時(shí)距離，并根據車(chē)主偏好打開(kāi)車(chē)內的空調/ 座椅通風(fēng)加熱/ 方向盤(pán)加熱等功能，這就增加了駕駛的舒適性。

Qorvo 超寬帶(UWB)事業(yè)部 高級銷(xiāo)售經(jīng)理 Jessica Zhou

UWB 技術(shù)在汽車(chē)上可有多種應用，除了開(kāi)車(chē)門(mén)，還能在車(chē)內實(shí)現對乘員的探測，防止車(chē)主因為粗心大意把小孩、寵物鎖在車(chē)內。在后備箱安裝UWB，可以根據距離信息自動(dòng)開(kāi)啟后備箱門(mén)，也可以單獨分享給快遞員開(kāi)啟后備箱。另外，還可以實(shí)現自動(dòng)泊車(chē)、免下車(chē)支付等功能。

UWB 技術(shù)是通過(guò)計算發(fā)射裝置和接收裝置之間的距離判斷二者相對位置。發(fā)射裝置會(huì )將包含時(shí)間戳的信號發(fā)射出去，接收器收到首先到達的信號，判斷為二者之間的直線(xiàn)距離，通過(guò)發(fā)射內容中包含的時(shí)間信息，就能算出飛行時(shí)間（ToF），進(jìn)而計算出飛行距離，實(shí)現精確定位。傳統RFID 車(chē)鑰匙則不是采用這種方法，而是根據射頻信號強弱判斷“距離”，射頻信號越弱，則判斷距離越遠，射頻信號越強，則判斷距離越近。

相對于RFID 和藍牙技術(shù)，UWB 測量距離的精確度更高，可以達到厘米級（10 cm 左右）。此外，UWB技術(shù)具有極高的時(shí)間分辨率。UWB 的抗干擾性能很強。藍牙與WiFi 使用頻段為2.4 GHz，易受外界干擾（例如，微波爐也是2.4 GHz）。UWB 常用頻段為是6.5 G 和8 G，不易受外界干擾。而且UWB 的時(shí)間戳極為精確，可以做到抗多徑干擾。

安全性方面，藍牙與WiFi 容易受到中繼站攻擊，而UWB 具備中繼攻擊保護能力，這主要得益于其精確計算實(shí)際物理距離的特性，如果芯片判斷飛行時(shí)間過(guò)長(cháng)，直接判定車(chē)鑰匙不在有效范圍內，即便放大信號干擾，也無(wú)法開(kāi)啟車(chē)門(mén)，攻擊者無(wú)法對其進(jìn)行欺騙。

預計全球UWB 設備市場(chǎng)規模在2021 年將達到2億多臺，到2027 年將超過(guò)12 億臺。除了智能手機之外，汽車(chē)是UWB 應用的另一大市場(chǎng)，今后幾年，每輛車(chē)的UWB 采用率將逐步提高，預計2025 年將占汽車(chē)市場(chǎng)總量的15%，2027 年將增加到23.3%。目前，研發(fā)車(chē)用UWB 芯片的廠(chǎng)商主要有NXP、高通、Qorvo 和蘋(píng)果等。

Qorvo 研究UWB 已有多年，非?？春肬WB 的應用前景。為了進(jìn)一步提升在這一領(lǐng)域的技術(shù)水平，2020 年初，Qorvo 收購了愛(ài)爾蘭的Decawave，后者擁有多年的專(zhuān)業(yè)技術(shù)積累，在2013 年就推出了第一款UWB 定位芯片DW1000，是全球最早研發(fā)UWB 產(chǎn)品的公司，并于2017 年首次將UWB 技術(shù)應用在捷豹汽車(chē)里，是經(jīng)過(guò)市場(chǎng)驗證的可靠方案。目前Qorvo 的硬件和軟件解決方案符合IEEE 802.15.4a/z 和FiRa 聯(lián)盟的 PHY 與MAC 規范。Qorvo 最新的UWB 芯片代表是DW3000 系列，今年6 月，該公司宣布其支持與iPhone 和Apple Watch 中U1 芯片互操作，符合2021 年蘋(píng)果全球開(kāi)發(fā)人員大會(huì )上公布的新Nearby Interaction 協(xié)議規范草案要求。這種兼容性將使開(kāi)發(fā)人員能夠根據相對于配備U1 的iPhone 或Apple Watch 的位置、距離和方向輕松評估新的應用，這為UWB 技術(shù)在汽車(chē)上的應用提供了更多可能性。

（本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2021年8月期）